阅读说明：本技术 一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极 (Welding electrode for pressurized water reactor annular fuel assembly framework ) 是由 赵婷 刘杰 赵常昆 郝新贵 刘宝桐 耿坤峰 张坤 高博 纪思倩 赵一霖 崔振波 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及环形燃料组件制造技术领域,具体公开了一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极,为三棱柱体,其中一侧棱加工为弧形接触面,作为电极头部；在所述焊接电极的下方工作面、靠近电极头部处加工有圆柱体凸台A,作为电极工作部位。本发明电极结构设计合理,可满足不同位置焊点的焊接定位需求。(The invention relates to the technical field of annular fuel assembly manufacturing, and particularly discloses a skeleton welding electrode of a pressurized water reactor annular fuel assembly, which is a triangular prism, wherein one side edge is processed into an arc-shaped contact surface and is used as an electrode head; and a cylindrical boss A is processed on the working surface below the welding electrode and close to the head of the electrode to serve as an electrode working part. The electrode has reasonable structural design and can meet the welding positioning requirements of welding spots at different positions.)

一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极

技术领域

本发明属于环形燃料组件制造技术领域，具体涉及一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极。

背景技术

压水堆环形燃料组件目前在国内首次进行研制，需满足电极结构设计合理、能与工件完好接触且无飞溅等缺陷的要求。环形燃料组件骨架与目前压水堆燃料组件骨架有较大差异，压水堆燃料组件骨架只有一种条带插接式格架，点焊位置位于突出格架整体的焊舌处，电极焊接定位方便；而环形燃料组件骨架具有条带插接式与栅元式两种格架，栅元式格架焊点位于格架内部的栅元中间，需要电极能够进入栅元内部进行定位焊接。

目前兼容两种形式格架焊接的焊接电极国内无可参考实例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极，以满足环形燃料组件骨架焊接的需求。

本发明的技术方案如下：

一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极，所述的焊接电极为三棱柱体，其中一侧棱加工为弧形接触面，作为电极头部；

在所述的焊接电极上加工有螺孔，贯穿焊接电极的上方工作面和下方工作面，用于使用螺钉将焊接电极固定在焊枪上；

在所述焊接电极的下方工作面、靠近电极头部处加工有圆柱体凸台A，作为电极工作部位，直径d；

在所述焊接电极的上方工作面、靠近电极头部处加工有圆柱体凸台B，直径D，其中D＞d。

所述电极工作部位的直径其中，F为单个焊点的剪切力，σ为单个焊点的抗剪切强度。

所述电极头部的弧度其中，h为压痕深度；

h≤(h1+h2)×(1-80％)÷2，h1为焊舌壁厚，h2为导向管壁厚。

所述焊接电极上的螺孔为沉孔。

所述的圆柱体凸台A与圆柱体凸台B同轴。

所述圆柱体凸台A的轴线与焊接电极的下方工作面垂直。

所述焊接电极的材料为铍钴铜。

本发明的显著效果在于：

(1)本发明采用的铍钴铜材料与锆材合金化倾向小，不会出现粘铜现象；热传导性好，在连续焊接时可以避免热量堆积造成温度过高熔化；高温强度和硬度高，长期使用下不能发生明显变形；电阻率低，焊接时自身电阻不会影响格架焊舌与导向管接触处的接触电阻产生热量。

(2)本发明电极结构尺寸选择适当，在保证焊点强度满足技术要求的同时使焊点无氧化色、飞溅、粘铜等缺陷。

(3)本发明电极结构设计合理，可满足不同位置焊点的焊接定位需求。焊接焊舌与导向管焊点时可方便地定位格架至焊舌部位；在焊接格架栅元内部焊点时，可深入格架栅元内部进行焊接。

附图说明

图1为焊接电极示意图。

图2为焊接电极截面示意图；

图3为焊点压痕示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种压水堆环形燃料组件骨架焊接电极，材料为铍钴铜，与锆材合金化倾向小，不会出现粘铜现象，且具有热传导性好、高温强度和硬度高、电阻率低的优势。

如图1～2所示，所述的焊接电极为三棱柱体，其中一侧棱加工为弧形接触面，作为电极头部，电极头部弧度R。所述的弧形接触面使得在焊接电极轻微倾斜的情况下仍然可以保证焊接电极与工件的良好接触，避免焊点飞溅和氧化色等缺陷。

在所述的焊接电极上加工有沉孔，贯穿焊接电极的上方工作面和下方工作面，用于使用螺钉将焊接电极固定在焊枪上。

在所述焊接电极的下方工作面、靠近电极头部处加工有圆柱体凸台A，作为电极工作部位，直径d。所述圆柱体凸台A的轴线与焊接电极的下方工作面垂直。

在所述焊接电极的上方工作面、靠近电极头部处加工有圆柱体凸台B，直径D。其中，D＞d，且凸台A与凸台B同轴，以保证在电极与焊枪安装紧固的同时，避免错误装配。

所述电极工作部位的直径其中，F为单个焊点的剪切力，σ为单个焊点的抗剪切强度。

电极头部弧度R的计算方式为：

技术条件要求焊舌壁厚和导向管壁厚的减少不小于原工件的80％，因此：

h≤(h1+h2)×(1-80％)÷2 (1)

其中，h为压痕深度，h1为焊舌壁厚，h2为导向管壁厚；

如图3所示，根据勾股定律可知：

则计算可得R值：

根据计算结果并考虑机械加工难度，选择适宜的电极直径d和电极头部圆弧角R。